amplificatoarele Common Emitter (ce) sunt proiectate pentru a produce o tensiune de ieșire mare de la o tensiune de semnal de intrare relativ mică de doar câteva milivolți și sunt utilizate în principal ca „amplificatoare de semnal mici” așa cum am văzut în tutorialele anterioare.cu toate acestea, uneori este necesar un amplificator pentru a conduce sarcini rezistive mari, cum ar fi un difuzor sau pentru a conduce un motor într-un robot și pentru aceste tipuri de aplicații în care sunt necesare curenți mari de comutare sunt necesare amplificatoare de putere.,
funcția principală a amplificatorului de putere, care este, de asemenea, cunoscut sub numele de „amplificator de semnal mare” este de a furniza putere, care este produsul de tensiune și curent la sarcină. Practic, un amplificator de putere este, de asemenea, un amplificator de tensiune diferența fiind că rezistența la sarcină conectată la ieșire este relativ scăzută, de exemplu un difuzor de 4Ω sau 8Ω rezultând curenți mari care curg prin colectorul tranzistorului.,
din Cauza acestor mari curenți de sarcină de ieșire tranzistor utilizat(e) pentru amplificator de putere ieșire etape, cum ar fi 2N3055 nevoie pentru a avea o mai mare tensiune și putere opiniile decât cele generale folosite pentru mici amplificatoare de semnal, cum ar fi BC107.deoarece suntem interesați să furnizăm o putere maximă de curent alternativ la sarcină, în timp ce consumăm puterea minimă de curent continuu posibilă de la alimentare, suntem în mare parte preocupați de „eficiența conversiei” amplificatorului.,cu toate acestea, unul dintre principalul dezavantaj al amplificatoarelor de putere și în special al amplificatorului de clasă A este că eficiența lor generală de conversie este foarte scăzută, deoarece curenții mari înseamnă că se pierde o cantitate considerabilă de energie sub formă de căldură. Eficiența procentuală în amplificatoare este definită ca puterea de ieșire r.m.s. disipată în sarcină împărțită la puterea totală de curent continuu preluată de la sursa de alimentare, după cum se arată mai jos.
Amplificator de Putere de Eficiență
- Unde:
- η% – este eficiența amplificatorului.,
- Pout-este puterea de ieșire Amplificatoare livrate la sarcina.
- Pdc-este puterea DC preluată de la sursă.
pentru un amplificator de putere este foarte important ca sursa de alimentare a amplificatoarelor să fie bine concepută pentru a furniza puterea maximă continuă disponibilă semnalului de ieșire.
amplificator de clasă A
cel mai frecvent utilizat tip de configurație a amplificatorului de putere este amplificatorul de clasă A., Amplificatorul de clasa A este cea mai simplă formă de amplificator de putere care utilizează un singur tranzistor de comutare în configurația standard a circuitului emițător comun, așa cum s-a văzut anterior, pentru a produce o ieșire inversată. Tranzistorul este întotdeauna părtinitor „pornit”, astfel încât să conducă în timpul unui ciclu complet al formei de undă a semnalului de intrare, producând distorsiuni minime și amplitudine maximă a semnalului de ieșire.,
aceasta înseamnă că configurația amplificatorului de clasă A este modul de funcționare ideal, deoarece nu poate exista o distorsiune încrucișată sau de oprire a formei de undă de ieșire chiar și în timpul jumătății negative a ciclului. Etapele de ieșire a amplificatorului de putere din clasa A pot utiliza un singur tranzistor de putere sau perechi de tranzistori conectați împreună pentru a partaja curentul de sarcină mare. Luați în considerare circuitul amplificatorului de clasă A de mai jos.
o Singură Etapă Circuit Amplificator
Acesta este cel mai simplu tip de Clasă de Un circuit amplificator de putere., Utilizează un tranzistor cu un singur capăt pentru etapa de ieșire cu sarcina rezistivă conectată direct la borna colectorului. Când tranzistorul comută „ON”, acesta scufundă curentul de ieșire prin colector, rezultând o cădere de tensiune inevitabilă în rezistența emițătorului, limitând astfel capacitatea de ieșire negativă.eficiența acestui tip de circuit este foarte scăzută (mai puțin de 30%) și oferă ieșiri de putere mici pentru o scurgere mare pe sursa de alimentare DC., O etapă a amplificatorului de clasă A trece același curent de sarcină chiar și atunci când nu se aplică semnal de intrare, astfel încât sunt necesare radiatoare mari pentru tranzistoarele de ieșire.cu toate acestea, un alt mod simplu de a crește capacitatea de manipulare curentă a circuitului, obținând în același timp un câștig de putere mai mare este înlocuirea tranzistorului de ieșire unică cu un tranzistor Darlington. Aceste tipuri de dispozitive sunt practic două tranzistoare într-un singur pachet, un mic tranzistor „pilot” și un alt tranzistor „de comutare” mai mare., Marele avantaj al acestor dispozitive este că impedanța de intrare este suficient de mare, în timp ce impedanța de ieșire este relativ scăzută, reducând astfel pierderea de putere și, prin urmare, căldura din dispozitivul de comutare.
Tranzistor Darlington Configurații
general actuală a obține Beta (β) sau hfe valoare de un Darlington dispozitiv este produsul a două câștiguri individuale de tranzistori multiplicate împreună și foarte înaltă β valori de-a lungul cu mare Colector de curenți sunt posibile în comparație cu un singur tranzistor al circuitului.,pentru a îmbunătăți eficiența energetică completă a amplificatorului de clasă A, este posibil să se proiecteze circuitul cu un transformator conectat direct în circuitul colectorului pentru a forma un circuit numit amplificator cuplat cu transformator. Transformatorul îmbunătățește eficiența amplificatorului prin potrivirea impedanței sarcinii cu cea a ieșirii amplificatoarelor folosind raportul de viraje ( n ) al transformatorului și un exemplu în acest sens este prezentat mai jos.,
Transformator de cuplaj Circuit Amplificator
Ca și curent de Colector, Ic este redus sub valoarea de repaus Q-punct configurarea de bază a tensiunii de polarizare, din cauza variațiilor în baza de curent, fluxul magnetic din miezul transformatorului se prăbușește provocând o electromotoare induse în transformator cu înfășurări primare. Acest lucru provoacă o instantanee de tensiune colector să se ridice la o valoare de două ori tensiunea de alimentare 2Vcc oferind un maxim de curent de colector de două ori Ic atunci când tensiunea Colector este la minim., Apoi, eficiența acestui tip de configurație a amplificatorului de clasă A poate fi calculată după cum urmează.
r.m.s. Tensiune colector este dat ca:
r.m.s. Curent de colector este dat ca:
r.m.s., Puterea furnizată sarcinii (Pac), prin urmare, este dat ca:
putere medie trase de aprovizionare (Pdc) este dat de:
și, prin urmare, eficiența de un Transformator de cuplaj Clasa a amplificatorului este dat ca:
Un transformator de ieșire îmbunătățește eficiența amplificatorului de potrivire de impedanță de sarcină cu amplificatoare impedanță de ieșire., Prin utilizarea unui transformator de ieșire sau semnal cu un raport de viraje adecvat, eficiența amplificatorului de clasă A ajungând la 40% este posibilă, majoritatea amplificatoarelor de putere de tip Clasa A disponibile în comerț fiind de acest tip de configurație.cu toate acestea, transformatorul este un dispozitiv inductiv datorită înfășurărilor și miezului său, astfel încât utilizarea componentelor inductive în circuitele de comutare a amplificatorului este cel mai bine evitată, deoarece orice emf generat înapoi poate deteriora tranzistorul fără o protecție adecvată.,de asemenea, un alt mare dezavantaj al acestui tip de circuit amplificator de clasa a cuplat transformator este costul suplimentar și dimensiunea transformatorului audio necesare.
Tipul de „clasă” sau clasificare pe care un amplificator este dat într-adevăr depinde de unghiul de conducere, porțiunea de 360o a ciclului de undă de intrare, în care tranzistorul conduce. În amplificatorul de clasa A, unghiul de conducere este un 360o complet sau 100% din semnalul de intrare, în timp ce în alte clase de amplificator tranzistorul conduce în timpul unui unghi de conducere mai mic.,este posibil să se obțină o putere mai mare de ieșire și eficiență decât cea a amplificatorului de clasa A prin utilizarea a două tranzistoare complementare în stadiul de ieșire, cu un tranzistor fiind un tip NPN sau N-canal, în timp ce celălalt tranzistor este un tip PNP sau P-canal (complement) conectat în ceea ce se numește o configurație „push-pull”.acest tip de configurație a amplificatorului de putere se numește în general amplificator de clasa B și este un alt tip de circuit amplificator audio pe care îl vom analiza în tutorialul următor.,
